驕傲！祝融號成功着陸 五星紅旗閃耀火星

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精彩觀點：

1、我國深空探測能力和水平實現跨越式發展，成爲世界第三個在火星着陸的國家，第二個在火星巡視的國家。

2、相比被火星捕獲，更難、更驚險的一環是登陸火星，人稱“黑色九分鐘”。

3、在這次火星探測完成之後，我國計劃在2028年-2030年再次進行火星探測，目標是將採樣返回，目前這項技術還沒有國家掌握。

4、我國火星探測環繞、着陸、巡視計劃如果能夠一步完成，這一跨越式方案將成爲全球首次。

文 | 御柳

出品 | 本站科技《逐夢星空》欄目組

成功了！祝融，登火。

第四次近火制動、超音速開傘、大底分離、雷達開機、發動機點火、懸停成像、避障並緩速下降、着陸火面，經過一系列關鍵階段之後，2021年5月15日，“天問一號”闖過最難一關，成功着陸在火星北半球的烏托邦平原（Utopia Planitia），開始了爲期90多個火星日的探測。

“這意味着我國深空探測能力和水平實現跨越式發展，成爲世界第三個在火星着陸的國家，第二個在火星巡視的國家。”全國空間探測技術首席科學傳播專家龐之浩在接受本站科技採訪時說道。

據瞭解，此前，蘇聯和歐洲均有過多次嘗試，均未完全成功，美國是目前最成功的國家，“毅力號”已經成爲美國第5個成功登陸的火星車。

“這次火星探測完成之後，我國計劃在2028年-2030年左右還有一次，進行火星採樣返回，目前這項技術還沒有人掌握。”

天問一號闖最難關成功 祝融號着陸火星

2020年7月23日，中國火星探測器天問一號在海南文昌發射場發射，奔向火星。據國家航天局消息，截至2021年1月3日，天問一號飛行里程突破了4億公里，距離地球約1.3億公里，距離火星約830萬公里。

2021年2月10日，探測器抵達火星軌道，成爲中國首顆人造火星衛星；2話12日，天問一號火星捕獲過程影像公開，從距離地球1.9億公里之外傳回新春的祝福；2月15日，天問一號成功實施捕獲軌道遠火點平面機動；2月24日，天問一號探測器成功實施第三次近火制動，進入近火點280千米、遠火點5.9萬千米、週期2個火星日的火星停泊軌道。

據瞭解，在這個過程中，“天問一號”完成了系列任務：地月合照、探測器“自拍”、3次在軌自檢、4次中途修正、1次深空機動，2次狀態自檢、火星捕獲、一次軌道面調整和兩次近火制動等，每一次動作都面臨着巨大的風險。

而被火星捕獲是任務當中風險最高的環節之一。

首先是時間窗口，探測器能被火星引力捕獲的機會僅有一次，只有半個小時；其次，天問一號的奔火旅途並非“走直線”，而是根據火星與地球間運行規律，在特定軌道飛行。探測器在抵達火星軌道附近時，距離火星只有400公里，但相對火星的速度卻4至5公里每秒。

這就要求探測器必須能夠及時“剎車”，否則，“剎車”早了，探測器速度降得過低，會墜入大氣層撞擊火星；“剎車”晚了，探測器就會錯過火星，直接飛向更遠的深空。

天問一號探測器完美的被火星捕獲，探測器在停泊軌道上運行了約3個月，進行科學探測，同時爲5月份的這次着陸火星做準備。

其實，相比被火星捕獲，更難、更驚險的一環是登陸火星，人稱“黑色九分鐘”（也有稱恐怖七分鐘）。

“火星探測最大的難點在於進入、下降與着陸過程中，要在7分鐘內將探測器的時速從2萬千米降低到零。這需要融合多種減速手段才能實現，包括氣動外形、降落傘和反推等，也需要自主導航控制技術來保證。”中國科學院空間應用工程與技術中心研究員張偉曾對《科技日報》表示。

據瞭解，在着陸前，探測器需要先將速度降下來，從4.8公里/秒減速到460米/秒，相當於先來一個急剎車；接着，探測器打開降落傘，用90秒的時間將速度再降到95米/秒；最後，進入“着陸緩衝段”，這會兒探測器需要懸停避障，對火星表面進行觀察，看一下地面有沒有坑、大的石頭，保證落地安全性。

“目前國際上主要有兩種減速方式。我國根據探月工程中的技術經驗作爲基礎，將通過4個階段逐步減速，最終使探測器平穩到達火星表面。”

中國科學院院士、航天科技集團科技委主任包爲民曾向媒體透露，第一階段爲氣動減速，第二階段開降落傘，第三階段動力減速開反推，第四階段懸停避障；着陸器在火星表面軟着陸成功後將釋放火星車。

登陸火星是最具挑戰之一，由於火星擁有大氣層，要防止着陸器在下降過程中變得過熱；而且僅憑落傘無法使着陸器減速，還需要減速火箭。

據報道，目前已經進行的21次火星着陸任務中，只有9次成功。

兩大利器，五大目標，天問一號創全球首次

此次，天問一號選擇的着陸點是烏托邦平原。這個平原據說是太陽系最大的平原，直徑3300公里。

NASA的“海盜2號”着陸器曾於1976年抵達這裡。2016年11月22日，NASA報告稱，在烏托邦平原下發現大量地下冰。

該着陸點距離美國NASA“毅力號”的着陸位置有1800多公里，快趕上北京到達廣州的距離。

據介紹，天問一號火星探測器由環繞器、着陸巡視器（包括進入艙和火星車）“兩大利器”組成，總質量約爲5噸。

環繞器重量爲3.6噸左右，設計壽命爲1個火星年，可以滿足5個飛行階段和11種飛行模式的設備佈局需求。

中國首個火星車約爲240千克，長3.3米、寬3.2米、高1.85米，質量幾乎是玉兔號月球車的2倍。在火星上着陸後，它將用它的6個輪子跋涉翻越各種地形，1小時大概可以跑200米遠。

這個酷似藍色閃蝶的火星車被命名爲“祝融號”，寓意點燃我國星際探測的火種，指引人類對浩瀚星空、宇宙未知的接續探索和自我超越。

祝融是中國上古神話中的火神，三皇五帝時掌火之官。《禮記》曰：“孟夏之月，其帝炎帝，其神祝融”。

根據官方解釋，以火神的名字命名中國第一輛火星車，是現代科學與傳統文化的跨時空融合，體現着航天人的科學夢想和浪漫情懷，彰顯着中國人的探索精神和文化自信。祝融英文名稱則採用直接音譯方式爲：Zhu Rong。

“祝融號”火星車帶着地形和多光譜相機、次表層探測雷達、磁場探測儀等6臺科學載荷，可以陸續將許多珍貴的火星數據和照片回傳地球。

根據“天問家書”介紹，天問一號肩負着五大任務：首先就是研究火星形貌與地質構造特徵；二是調查火星表面土壤特徵與水冰分佈；三是分析火星表面物質組成；四是測量火星大氣電離層及表面氣候與環境特徵；五是探索火星物理場與內部結構等。

“簡單來說，就是從空間環境、到表面、到次表層到內部結構，一網打盡。”天問家書寫道。

據全國空間探測技術首席科學傳播專家龐之浩介紹，在這次火星探測完成之後，我國還計劃在2028年-2030年再次進行火星探測，目標是將採樣返回，目前這項技術還沒有國家掌握。“現在美國也想準備火星採樣返回，中國也在做準備。”

當初與天問一號同時期發射的，還有美國的“毅力號”以及阿聯酋的“希望號”火星探測器，也均在2月份抵達了火星軌道。

只是不同的是，阿聯酋的“希望號”任務只是繞火星軌道運行至少一個火星年，也就是相當於地球上的687天，收集的數據預計在2021年9月份陸續傳回地球，而不在火星進行着陸。

美國NASA的“毅力號”則肩負着尋找火星古老生命跡象的任務，也是迄今爲止送到另外一個星球着陸最大、最先進的探測器。據悉，美國宇航局爲了打造毅力號火星探測車，共計投入了大約24億美元。

而且“毅力號”還有一架1.8公斤重的無人飛機，在火星上試飛，實現了無人機在另一個星球環境下首次飛行。

根據報道，“毅力號”火星探測器就地取材製氧成功，還傳送回了一組從火星錄製的聲音。

天問一號則史無前例的一次完成了環繞火星、着陸火星、巡視火星三大步。中國航天科技集團五院深空探測和空間科學首席科學家、中國科學院院士葉培建在接受媒體採訪時曾表示，我國首次火星探測任務實爲“彎道超車”。

“此次我國火星探測環繞、着陸、巡視計劃如果能夠一步完成，這一跨越式方案將成爲全球首次。”

參考資料：

中國航天科技集團公衆號

科技日報《天問一號：在探火路上來一次“後發先至”》

新華報業網《首次火星探測任務將進行 “天問一號”，一次實現“繞落巡”》

科技日報《成功率不到一半 爲什麼人類在如履薄冰中“探索火”》

中國青年報《“天問一號”將向火星進發 中國行星探測爲何首探火星》

果殼《爲了去火星，你知道天問一號有多努力嗎？》

騰訊網《美國毅力號晚發射一星期，爲何還能比中國天問一號早3月登陸？》

紐約時報中文網《七個問題，快速瞭解“天問一號”的火星之旅》

龐之浩《剛剛！“天問一號”飛行4.7億公里成功入火星軌道，專家解讀難度有多大？》

央視新聞《五月份火星表面見！“天問一號”着陸過程詳解》

人民日報海外版《天問一號：爲登上火星做好準備》

天問一號家書1/2/3